考试点2014考研西安交通大学《802机械设计基础》强化精讲 (14).ppt

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1、专业课强化精讲课程第14讲第十六章轴一、轴的用途与分类1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力2、分类：按承载情况分转轴——承受扭矩和弯矩心轴——只受弯矩传动轴——主要受扭矩转动心轴固定心轴2按轴线形状的不同，轴可分：可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意空间位置。曲轴直轴挠性轴：光轴阶梯轴实心轴空心轴:有特殊要求时，如航空发动机的主轴。3二、轴的工作能力计算模型1.轴上载荷及应力机器工作时，作用于轴上的载荷可能是静载荷，也可能是变载荷。多数情况下，轴受到的是变载荷。轴上应力的性质与载荷性质既有联系又有区别。变载荷引起变应力；静载荷可能引起静应力，也可能引起变应力。各种机器中在不

2、同条件下工作的轴，其上载荷及应力的分布和变化规律大都比较复杂。合理分析和确定轴上载荷性质及应力状态，对正确判断轴的失效形式和进行轴的强度计算都是十分重要的。2.轴的失效形式及设计准则轴常见的失效形式如下：1）因疲劳强度不足而产生的疲劳断裂42）因静强度不足而产生的塑性变形或脆性断裂3）因刚度不足而产生超过许可的弯曲变形或扭转变形4）在高转速下发生共振或振幅过大5）其他。比如轴颈磨损，在高温环境中工作时的蠕变，在腐蚀介质中工作被腐蚀并加速疲劳失效等。3.轴的强度计算轴的强度计算方法有三种：按扭转强度计算；按弯扭合成强度计算；安全系数校核计算。1）按扭转强度计算用于：①只受扭矩或主要承受扭

3、矩的传动轴的强度计算②结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin5强度条件设计公式放大轴径：一个键槽：3~5%二个键槽：7~10%取标准植轴上有键槽时：轴的材料Q235,20Q255、354540Cr,35SiMn[τ](N/mm)12~2020~3030~4040~52A160~135135~118118~107107~98表16-2常用材料的[τ]值和A值注:当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩时,A取较小值;否则取较大值T：轴传递的扭矩WT：轴的抗扭截面系数6条件：已知支点、扭距，弯矩步骤：1、作轴的空间受力简图2）按弯扭合成强度计算2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩

4、图73、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图4、作合成弯矩图5、作扭矩图86、作当量弯矩图—为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数7、校核危险截面轴的强度9设计公式，计算轴颈4.轴的刚度计算2）扭转刚度计算扭角条件：1）弯曲刚度计算挠度条件：倾角条件：5.轴的振动计算◆轴是一弹性体，旋转时，会产生弯曲振动、扭转振动及纵向振动。◆当轴的振动频率与轴的自振频率相同时，就会发生共振。◆共振时轴的转速称为临界转速。10一般通用机械中的轴很少发生共振。高速轴易共振，多为弯曲共振。一阶临界转速nc1满足上述条件的轴就是具有了弯曲振动的稳定性。（rad/s）；（r/min）要求：n<0.

5、75nc1要求：1.4nc1

6、般取为h=(0.07～0.1)d。三、轴的结构设计12轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，一般取为1～2mm。2）套筒定位套筒固定结构简单，定位可靠，轴上不需开槽﹑钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的固定。如两零件的间距较大时，不宜采用套筒固定。13因套筒与轴的配合较松，如轴的转速较高时，也不宜采用套筒固定。套筒所固定的轮毂宽度应略大于对应的轴头长度.3）圆螺母圆螺母固定可承受大的轴向力，但轴上螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，故一般用于固定轴

7、端的零件，有双圆螺母和圆螺母与止动垫片两种型式。当轴上两零件间距离较大不宜使用套筒固定时，也常采用圆螺母固定。144）挡圈定位锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上,定位拆装方便,但不能承受大的轴向力,且钉端会引起应力集中；弹性挡圈定位工艺性好，但不能承受较大的轴向力，且对轴的强度削弱较大；轴端挡圈常用于轴端零件的固定。5）轴端压板轴端压板与轴肩相结合，可使轴端零件得到轴向定位与双向固定。其结构简单，装拆方便。为防止压板转动，应采用止动垫圈或用双螺钉将压